23种设计模式 - 观察者模式

模式定义

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，定义了一对多的依赖关系：当一个对象（称为主题）状态变化时，所有依赖它的对象（称为观察者）会自动收到通知并更新。这种模式广泛用于事件驱动系统，如数控系统中的状态监控。

模式结构

抽象主题（Subject）

维护观察者列表，提供添加、删除和通知观察者的接口。
具体主题（ConcreteSubject）
实现抽象主题接口，存储具体状态（如数控机床的温度、加工状态），并在状态变化时触发通知。
抽象观察者（Observer）
定义更新接口（如 Update()），供具体观察者实现。
具体观察者（ConcreteObserver）
实现更新逻辑，响应主题状态变化（如更新监控界面或记录日志）。

适用场景

状态变化触发多组件更新：如数控机床温度超限时通知冷却系统和报警器。

解耦事件源与处理逻辑：避免数控系统各模块直接耦合。

动态订阅机制：允许运行时增减监控模块（如临时添加日志记录器）。

C++示例（数控系统场景）

场景说明：

数控机床运行时，温度传感器检测到温度变化时，需通知监控界面和报警系统。

cpp 复制代码

#include 
#include 
#include 

// 抽象观察者
class Observer {
public:
    virtual ~Observer() = default;
    virtual void update(float temperature) = 0;  // 温度变化时触发
};

// 抽象主题：数控机床传感器
class TemperatureSensor {
public:
    virtual ~TemperatureSensor() = default;
    virtual void attach(std::shared_ptr observer) = 0;
    virtual void notify() = 0;
};

// 具体主题：温度传感器实现
class ConcreteSensor : public TemperatureSensor {
private:
    std::vector> observers_;
    float temperature_ = 25.0f;  // 初始温度

public:
    void setTemperature(float temp) {
        temperature_ = temp;
        notify();  // 温度变化时通知观察者
    }

    void attach(std::shared_ptr observer) override {
        observers_.push_back(observer);
    }

    void notify() override {
        for (auto& observer : observers_) {
            observer->update(temperature_);
        }
    }
};

// 具体观察者1：监控界面
class MonitorUI : public Observer {
public:
    void update(float temperature) override {
        std::cout << "监控界面更新：当前温度 " << temperature << "°C\n";
    }
};

// 具体观察者2：高温报警器
class AlarmSystem : public Observer {
public:
    void update(float temperature) override {
        if (temperature > 80.0f) {
            std::cout << "警告：温度超过安全阈值！\n";
        }
    }
};

// 客户端
int main() {
    auto sensor = std::make_shared();
    auto monitor = std::make_shared();
    auto alarm = std::make_shared();

    // 注册观察者
    sensor->attach(monitor);
    sensor->attach(alarm);

    // 模拟温度变化
    sensor->setTemperature(45.0f);  // 监控界面更新
    sensor->setTemperature(85.0f);  // 触发报警
}

代码解释

主题与观察者解耦：ConcreteSensor 仅负责通知，不关心观察者的具体逻辑。

动态扩展性：新增观察者（如日志记录器）无需修改主题代码。

数控系统应用：温度变化时，监控界面和报警系统自动响应，符合实时监控需求。